毫米波（millimeter wave ）波長為 1～10 毫米的電磁波稱毫米波，它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，因而兼有兩種波譜的特點。

它具有以下主要特點：

?極寬的帶寬：通常認為毫米波頻率范圍為 26.5～300GHz，帶寬高達 273.5GHz。超過從直流到微波全部帶寬的 10 倍。即使考慮大氣吸收，在大氣中傳播時只能使用四個主要窗口，但這四個窗口的總帶寬也可達 135GHz，為微波以下各波段帶寬之和的 5 倍。這在頻率資源緊張的今天無疑極具吸引力。

?波束窄：在相同天線尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一個 12cm 的天線，在 9.4GHz 時波束寬度為 18 度，而 94GHz 時波速寬度僅 1.8 度。因此可以分辨相距更近的小目標或者更為清晰地觀察目標的細節。

?與激光相比：毫米波的傳播受氣候的影響要小得多，可以認為具有全天候特性。

?和微波相比：毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系統更容易小型化。

為此，它們在通信、雷達、制導、遙感技術、射電天文學和波譜學方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實現大容量的衛星 - 地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實現低仰角精密跟蹤雷達和成像雷達。在遠程導彈或航天器重返大氣層時，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實現通信和制導。高分辨率的毫米波輻射計適用于氣象參數的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠鏡探測宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質的成分。

毫米波雷達（Millimeter Wave Radar）的應用

表面上看來毫米波系統和微波系統的應用范圍大致是一樣的。但實際上兩者的性能有很大的差異，優缺點正好相反。因此毫米波系統經常和微波系統一起組成性能互補的系統。下面分述各種應用的進展情況。毫米波雷達的優點是角分辨率高、頻帶寬因而有利于采用脈沖壓縮技術、多普勒頗移大和系統的體積小。缺點是由于大氣吸收較大，當需要大作用距離時所需的發射功率及天線增益都比微波系統高。下面是一些典型的應用實例。

空間目標識別雷達：它們的特點是使用大型天線以得到成像所需的角分辨率和足夠高的天線增益，使用大功率發射機以保證作用距離。例如一部工作于 35GHz 的空間目標識別雷達其天線直徑達 36m。用行波管提供 10kw 的發射功率，可以拍攝遠在 16，000km 處的衛星的照片。一部工作于 94GHz 的空間目標識別雷達的天線直徑為 13.5m。當用回波管提供 20kw 的發射功率時，可以對 14400km 遠處的目標進行高分辨率攝像。

汽車防撞雷達： 因其作用距離不需要很遠，故發射機的輸出功率不需要很高，但要求有很高的距離分辨率（達到米級），同時要能測速，且雷達的體積要盡可能小。所以采用以固態振蕩器作為發射機的毫米波脈沖多普勒雷達。采用脈沖壓縮技術將脈寬壓縮到納秒級，大大提高了距離分辨率。利用毫米波多普勒頗移大的特點得到精確的速度值。

直升飛機防控雷達： 現代直升飛機的空難事故中，飛機與高壓架空電纜相撞造成的事故占了相當高的比率。因此直升飛機防控雷達必須能發現線徑較細的高壓架空電纜，需要采用分辨率較高的短波長雷達，實際多用 3mm 雷達。

精密跟蹤雷達： 實際的精密跟蹤雷達多是雙頻系統，即一部雷達可同時工作于微波頻段（作用距離遠而跟蹤精度較差）和毫米波頻段（跟蹤精度高而作用距離較短），兩者互補取得較好的效果。例如美國海軍研制的雙頻精密跟蹤雷達即有一部 9GHz、300kw 的發射機和一部 35GHz、13kw 的發射機及相應的接收系統，共用 2.4m 拋物面天線，已成功地跟蹤了距水面 30m 高的目標，作用距離可達 27km。雙額還帶來了一個附加的好處：毫米波頻率可作為隱蔽頻率使用，提高雷達的抗干擾能力。

汽車主動防碰撞的工作原理

汽車防碰撞系統對提高汽車行駛安全性十分重要，該系統的研究一直倍受重視。從 1971 年開始，相繼出現過超聲波、激光、紅外、微波等多種方式的主動汽車防碰撞系統，但是以上系統均存在一些不足，未能在汽車上大量推廣應用。隨著各國高速公路網的快速發展，惡性交通事故不斷增加，為減少事故，先后采用行駛安全帶、安全氣囊等保護措施，但這些技術均為被動防護，不能從根本上解決問題。毫米波 RF 帶寬大，分辨率高，天線部件尺寸小，能適應惡劣環境，所以毫米波雷達系統具有重量輕、體積小和全天候等特點，“主動汽車毫米波防碰撞雷達系統”成為近年來國際上研究與開發的熱點，并已有產品開始投入市場，前景十分看好。

主動汽車防碰撞是以雷達測距、測速為基礎的。防撞雷達系統實時監測車輛的前方，當有危險目標（如行駛前方停止或慢行的車輛）出現，雷達系統提前向司機發出報警，使司機及時作出反應，同時雷達輸出信號到達汽車控制系統，根據情況進行自動剎車或減速。

毫米波防撞雷達系統有調頻連續波（FMCW）雷達和脈沖雷達兩種。對于脈沖雷達系統，當目標距離很近時，發射脈沖和接收脈沖之間的時間差非常小，這就要求系統采用高速信號處理技術，近距離脈沖雷達系統就變的十分復雜，成本也大幅上升。因而汽車毫米波雷達防撞系統常采用結構簡單、成本較低、適合做近距離探測的調頻連續波雷達體制。

射頻收發前端是雷達系統的核心部件。國內外已經對前端進行了大量深入研究，并取得了長足的進展。已經研制出各種結構的前端，主要包括波導結構前端，微帶結構前端以及前端的單片集成。國內研制的射頻前端主要是波導結構前端。一個典型的射頻前端主要包括線性 VCO、環行器和平衡混頻器三部分。前端混頻輸出的中頻信號經過中頻放大送至后級數據處理部分。數據處理部分的基本目標是消除不必要信號（如雜波）和干擾信號，并對經過中頻放大的混頻信號進行處理，從信號頻譜中提取目標距離和速度等信息。

毫米波 FMCW 雷達測距、測速原理

雷達系統通過天線向外發射一列連續調頻毫米波，并接收目標的反射信號。發射波的頻率隨時間按調制電壓的規律變化。一般調制信號為三角波信號。反射波與發射波的形狀相同，只是在時間上有一個延遲，發射信號與反射信號在某一時刻的頻率差即為混頻輸出的中頻信號頻率，且目標距離與前端輸出的中頻頻率成正比。如果反射信號來自一個相對運動的目標，則反射信號中包括一個由目標的相對運動所引起的多譜勒頻移。根據多譜勒原理就可以計算出目標距離和目標相對運動速度。

已開發的車用主動防碰撞毫米波雷達

博世最近發表了采用 SiGe 技術的毫米波雷達 LRR（Long Range Rader）3。此次開發的毫米波雷達由 77GHz 頻帶的 MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuits）芯片組、4 根貼片天線以及專用 ASIC 構成。芯片組由發送和接收用的兩個芯片組成，兩芯片均使用了 SiGe 技術。毫米波雷達的可檢測距離為 0.5m～250m。檢測角度范圍在 30m 遠處為 30 度。

博世表示通過采用 SiGe 技術，可以比以往采用的 MMIC 技術降低成本。將來有望在車輛上配備兩個毫米波雷達，并可追加功能。該公司在車輛前方配備了兩個毫米波雷達，并公布了車輛試驗結果——檢測角度范圍在 30m 遠處擴大到了 60 度。

與只配備一個毫米波雷達相比，配備兩個毫米波雷達提高了急轉彎時的檢測精度，可以更加準確地捕捉到前方車輛及路邊的護欄等。實車試驗中，在曲率半徑為 35m 的道路上也可準確地識別前方車輛。該公司表示，該裝備能夠提高低速追蹤的 ACC（Adaptive Cruise Control System）的準確度等。另外，將來還可以增加各種功能，比如通過檢測路旁的護欄等來識別彎道的形狀，與車輛的橫擺力矩配合以防止側滑等。

日立制作所最近開發出兩種體積更小的車載毫米波雷達，使用 76GHz 頻帶，檢測距離最長達 200m。

用于進行長距離檢測的（檢測范圍 1m-127m）毫米波雷達，尺寸為橫 100mm×縱 80mm×厚 30mm。與原來的機型相比，模塊的厚度和體積大約分別減至以來的 1/3 和 1/4。另外，用于進行短距離檢測的毫米波雷達（檢測范圍 0.1m—25m）主要通過改進天線，將檢測角度從長距離檢測雷達的±15 度擴大到了±35 度。

毫米波雷達主要由天線、高頻電路及信號處理部分組成。日立制作所為了減小毫米波雷達的厚度，改進了高頻電路及信號處理部分，通過將 MMIC 芯片封裝在多層印刷線路板上，減小了體積，與原來使用單層印刷線路板的雷達相比，大幅提高了高頻部件的封裝密度。在提高微處理器性能的同時，通過增加混載內存的存儲容量，將全部處理均集中在了 1 個微處理器上。由于減少了微處理器，所以信號處理部分生產的內部熱量也隨之減少，從而提高了部件的封裝密度，這也為信號處理部分的小型化做出了貢獻。